关于SWAP指令用于实现多CPU的互斥信号量

1楼：提问

atomic load and store operation, allowing a MEMORY semaphore to be loaded and altered

without interruption.

semaphore instructions用于进程同步， 不是很理解。

记得操作系统中进程同步用信号量，底层实现用这个指令？

atomic load and store operation什么意思？

是不是每个cpu都有这种指令/

谢谢

2楼： >>参与讨论

作者： high 于 2006-6-22 13:38:00 发布：

re摘自arm_zhiling.pdf from zlg

arm是risc，对存储器访问只能使用加载和存储指令。

swp是寄存器和存储内容交换的指令，可用于信号量操作，实现系统任务之间的同步或互斥。使用例子如下：

DISP_SEM EQU 0X40002A00

DISPWAIT MOV R1,#0

LDR R0,=DISP_SEM

SWP R1,R1,[R0]

CMP R1,#0

BEQ DISP_WAIT

------------------------以上摘抄

3楼： >>参与讨论

作者： rockos 于 2006-6-23 13:07:00 发布：

re

在单个CPU工作时，这条指令意义不大，因为在单个CPU下禁止多任务访问同一个内存单元可以采用禁止CPU中断的方法实现。

ARM并没有说不支持多CPU结构，在多CPU结构中，比如SMP，禁止中断只能对单个的CPU生效，此时就需要使用这条指令访问互斥信号量了。

4楼： >>参与讨论

作者： rockos 于 2006-6-26 14:58:00 发布：

回复关于SWP指令

OS的底层实现上也不一定会使用这条指令，如上面所说，在单个CPU的情况下，因为没有其它CPU干扰，信号量操作可以采用关闭中断的方法实现。

原子操作，意思就是“不可分割的操作”，这个是OS里的一个基本概念。

ARM SWP指令要求目标寄存器中应当先有一个已知值，在执行后把目标寄存器的内容与目标地址的内容交换，这样就可以用别的指令检查那个地址的值是否处于期望的状态，通常只用于在OS中用于实现互斥信号量。比如：

MUTEX_PORT equ 0x80000000 ; 多CPU共用的旗标内存区

retry

mov r0, #1 ; 试图占用（互斥）信号量

ldr r1, =MUTEX_PORT

swp r0, r0, [r1]

cmp r0, #0 ; 0表示没有别的CPU在这个临界区执行，其它值表示有别的CPU正在这个临界区执行

bne retry

mutex_action ; 占用成功后，这一小段代码是一个临界区操作

....

done

mov r0, #0 ; 释放（互斥）信号量

ldr r1, =MUTEX_PORT

swp r0, r0, [r1]

这一小段代码是支持多处理器的OS中实现多CPU互斥操作（比如，操作就绪任务队列）的一种典型的模式算法，可以看出SWP指令还伴随着一个轮循过程（这个就是多CPU结构1+1<2的重要原因）。尽管ARM指令规定第二个参数中的初始值可以是任意的，通常使用时却只有0和1两个。这条指令不能用于多CPU环境下的同步信号量，多CPU下的同步信号量比互斥信号量还要复杂。

所有支持多处理器结构的CPU中都有类似的指令，或者有替代的实现（如x86 CPU的LOCK指令前缀）。只能单个工作的CPU不需要支持这条指令。

* - 本贴最后修改时间：2006-6-27 9:35:56 修改者：rockos